CH275033A - Compensation amplifier. - Google Patents

Compensation amplifier.

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CH275033A
CH275033A CH275033DA CH275033A CH 275033 A CH275033 A CH 275033A CH 275033D A CH275033D A CH 275033DA CH 275033 A CH275033 A CH 275033A
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CH
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compensation
current
voltage
measuring
torque
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Application number
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Siem Halske
Original Assignee
Siemens Ag
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/02Arrangements in which the value to be measured is automatically compared with a reference value
    • G01R17/06Automatic balancing arrangements
    • G01R17/08Automatic balancing arrangements in which a force or torque representing the measured value is balanced by a force or torque representing the reference value

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  

  



  Kompensationsverstärker.



   Die Erfindung befasst sich mit einem Kompensationsverstärker zum Messen von einer Hilfsstromquelle entnommenen und von einer   Messgrosse    gesteuerten Strömen.



   Derartige   Kompensationsverstärker finden    in der Messtechnik Anwendung, wenn es darum geht,   Messgrossen    kleiner Leistung betriebsmässig fortlaufend aufzuzeichnen. Diese Aufgabe lässt sich mit normalen Tinten  sehreibern    nicht unmittelbar losen, da solche Geräte einen für diesen Zweck zu groRen   Eigenverbrauch    haben. Fallbügelschreiber haben zwar eine grosse Empfindlichkeit, jedoch schreiben sie den   Messgrössenverlauf    nicht fortlaufend, sondern nur punktweise in verhältnismässig grossen   Zeita. bsta. nden auf ;    sie sind daher nur in solchen Fällen verwendbar, in denen sich die   Messgrosse    verhältnismässig langsam ändert.

   Ein bekannter Weg ist der der selbsttätigen Kompensierung (Verstärkung) der   Messgrosse    durch eine   Nachlauf-    steuerung, die neben dem Kompensieren auch das   Aufschreiben    durchführt. Hierzu sind aber besonders durchgebildete   Registriergeräte    erforderlich. In sogenannten Summiertmgsanlagen der   Femmesstechnik    ist ebenfalls die Verwendung eines Verstärkers im Summenkreis erforderlich, da der Widerstand des   Summenkreises    zur Vermeidung von Messfehlern klein gehalten werden muss.



   Verstärken heisst also in diesem Zusammenhang : Den Strom eines leistungsstarken Stromkreises so durch die   Messgrosse    zu steuern, dass er stets   verhältnisgleich    dieser Messgrösse bleibt. Das Steuergerät muss dabei einen äusserst kleinen oder gar keinen   Eigenverbrauch    haben, damit der Messkreis nicht belastet wird, und der ganze Verstärker muss unabhängig von äussern Einflüssen, z. B. von Spannungsschwankungen oder von Widerstandsänderungen im gesteuerten Kreis, sein.



   Bei den für   Fernmessanlagen      bekanntge-    wordenen   Kompensationsverstärkem    wurden   Bruckenkreuxspulinstrumente    zur Anzeige benutzt. Da der Messstrom auf der Empfangsseite von Fernmessanlagen ausser von der Impulsfrequenz auch von der Grosse der   Messspannung    abhängig ist, konnten Dreh  spulinstrumente    in der Fernmessung bisher nur beim Vorhandensein einer konstanten Messspannung verwendet werden. Eine kon  stante    Messspannung zu schaffen, ist aber im allgemeinen nur bei   grosseren    Anlagen   mög-    lich, da die Beschaffung   unddieÜber-      wachung der    konstanten Spannung zu viel Aufwand erfordert.

   Eben aus diesem Grunde wurden bisher für die Fernmessung   Brüeken-      kreuzspulinstrumente    eingesetzt.



   Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auch bei nichtkonstanter Messspannung einfaehe   Drehspulinstrumente    zur Anzeige bzw. Registrierung benutzen zu   Ton-    nen, aus der Erkenntnis heraus, dass es bei    zweekentsprechender Anordnung und Sehal-    tung des Kompensationsverstärkers möglich ist, den Einfluss der   Me#spannung im Kom-    pensationsverstärker selbst zu beseitigen.



   Diese Aufgabe wird bei Verwendung eines   Kompensationsverstärkers    zum Messen von einer Hilfsstromquelle entnommener und von einer Messgrosse gesteuerten Strömen, bei denen der Einfluss von Spannungsänderungen der Hilfsstromquelle auf den verstärkten   Kompensationsstrom    zum   mindesten    stark vermindert ist, vorzugsweise für die Impulsfre  quenzfernmessung    dadurch gelöst, dass der Messstrom und der   Kompensationsstrom    auf je eins von zwei miteinander mechanisch gekoppelten Messwerken geleitet werden, wobei das Drehmoment des   Kompensationsmesswer-    kes in gleichem Masse von der Spannung der Hilfsstromquelle abhängt wie der zu verstärkende Messstrom.



   Der durch die Erfindung erzielte Erfolg ergibt sich aus der Aufgabenstellung. Bei Anwendung der erfindungsgemässen Anordnung können im Ausgangskreis normale Drehspulinstrumente verwendet werden, und damit ist eine empfindliche Lüeke in der   Ausfüh-    rung von Fernmessanlagen geschlossen.



   Die   Messwerke    sind zweckmässig als Dreh  spulsysteme ausgebildet, wobei    der neue Verstärker mit Spannungsausgleich im wesentlichen aus den Teilen eines normalen Messstromverstärkers besteht, bei dem aber das   Drehspulsystem    in zwei Teile zerlegt ist und das Feld des   Kompensationsmesswerkes durch    einen von der Spannung der Hilfsstromquelle erregten Elektromagneten erzeugt wird.



   Bei derartigen   Kompensationsverstärkem    mit zwei Drehspulsystemen zu arbeiten, ist an sich bei sogenannten Messwertumformern bereits bekanntgeworden, bei welchen ein Lei  stungssystem    und ein   Gleichstrom-Kompen-      sationssystem    vorgesehen ist.



   Die erstrebte Kompensation von Span  nungsschwankungen    der Hilfsstromquelle kann weiterhin dadurch noch verbessert werden, dass ein   Teil-des Messstromes    einer zweiten Wicklung des   Kompensationsverstärkers    zugeführt wird.



   In der Zeichnung ist schematisch eine Aus  führungsform    der Erfindung dargestellt. Das System   Dt    für den zu verstärkenden Eingangsstrom hat in der bekannten Weise ein permanentes Erregerfeld und ist ein normales Drehspulsystem. Das Drehspulsystem D2 für den   Kompensationsstrom    hat ein   fremderregtes    Feld, welches durch den   Elektromagnetenll/    erzeugt wird. Beide Drehspulsysteme sind durch das Bändchen F mechanisch miteinander gekuppelt. Im Gegensatz hierzu sind bei bekannten Verstärkern dieser Art beide Dreh  spulsysteme    durch zwei Wicklungen auf einem gemeinsamen Rähmchen in dem gleichen Feld eines permanenten Magneten vereint.



   Die   Verstärkerröhre    Rö gehört einer an sich bekannten Regeleinrichtung an. Diese Einrichtung dient bei bekannten Verstärkern dazu, einen veränderbaren Widerstand von einem richtkraftlosen, empfindlichen Dreh  spulgerÅat    ohne irgendwelche Rückwirkungen zu verstellen. Die Elektronenröhre Rö ist dabei als Hochfrequenzgenerator geschaltet. Im   Anodenkreis    der Röhre   liegt der Schwingungs-    kreis, dessen Selbstinduktion   Ll    und dessen Kapazität Cl vorwiegend die Frequenz bestimmen. Der Rückkopplung dient die Spule Lz im Gitterkreis. Mit B ist das Messgerät (Tintenschreiber) im gesteuerten Kreise bezeichnet.

   Werden die Spulen   Ll    und   L2    so angeordnet, dass die   Rückkoppelbedingungen    erfüllt werden, so schwingt die Schaltung mit einer Frequenz, die im wesentlichen durch L, und   Cl    bestimmt wird. Durch das Abdecken der   Gitterspule      L2    gegen das Feld der   Anodenspule      Li    durch ein dünnes   Metall-    plättehen   A    wird die Grösse der Amplitude der   Hochfrequenzsehwingung    vermindert. Die Hochfrequenz wird gleichgerichtet und als Kompensationsstrom verwendet.



   Diese bekannten Einrichtungen sind in der   Siemenszeitschrift,    September 1935, Seite   467    und ff., beschrieben.



   Die Wirkungsweise des neuen Verstärkers mit   Spannungsausgleich ist    nun folgende :
Das Empfangsrelais   R    wird von einem Fernmesssender aus über die   Leitimgen    1 und 2 mit der Impulsfrequenz f getastet und lädt die   Messkondensatoren    C abwechselnd über das Eingangsrähmchen d des Verstärkers auf, gewichtes der beiden Drehmomente D, und   De    bei Spannungsänderungen notwendig ist. Diese Massnahme ist wegen der Remanenz des   Ei-    sens des fremderregten Systems erforderlich.



  



  Compensation amplifier.



   The invention relates to a compensation amplifier for measuring currents drawn from an auxiliary current source and controlled by a measured variable.



   Compensation amplifiers of this type are used in measurement technology when it is a matter of continuously recording measured quantities with low power. This task cannot be solved immediately with normal ink pens, since such devices have too much self-consumption for this purpose. Throwback recorders have a high sensitivity, but they do not write the course of the measured values continuously, but only point by point in a relatively long time. bsta. nd on; they can therefore only be used in cases in which the measured variable changes relatively slowly.

   A well-known way is that of the automatic compensation (amplification) of the measured variable by means of a follow-up control which, in addition to the compensation, also carries out the recording. However, specially trained recording devices are required for this. In so-called summation systems of femme measurement technology, the use of an amplifier in the summation circuit is also necessary, since the resistance of the summation circuit must be kept small to avoid measurement errors.



   In this context, amplifying means: to control the current of a powerful circuit through the measured variable in such a way that it always remains in proportion to this measured variable. The control unit must have very little or no internal consumption so that the measuring circuit is not loaded, and the entire amplifier must be independent of external influences, e.g. B. voltage fluctuations or changes in resistance in the controlled circuit.



   Bruckenkreux coil instruments were used for display in the compensation amplifiers known for telemetry systems. Since the measuring current on the receiving side of telemetry systems depends not only on the pulse frequency but also on the size of the measuring voltage, until now it has only been possible to use rotating coil instruments in telemetry if a constant measuring voltage was available. Creating a constant measuring voltage is generally only possible with larger systems, since the acquisition and monitoring of the constant voltage requires too much effort.

   It is precisely for this reason that bridge cross-coil instruments have so far been used for remote measurement.



   The invention is now based on the object of using simple moving-coil instruments for display or registration, even when the measurement voltage is not constant, from the knowledge that it is possible to influence the measurement voltage if the compensation amplifier is arranged and viewed in a two-way manner to be eliminated in the compensation amplifier itself.



   When using a compensation amplifier for measuring currents taken from an auxiliary power source and controlled by a measurement variable, in which the influence of voltage changes of the auxiliary power source on the amplified compensation current is at least greatly reduced, preferably for the pulse frequency remote measurement, this object is achieved in that the measurement current and The compensation current can be fed to one of two mechanically coupled measuring units, whereby the torque of the compensation measuring unit depends to the same extent on the voltage of the auxiliary power source as the measuring current to be amplified.



   The success achieved by the invention results from the task. When using the arrangement according to the invention, normal moving-coil instruments can be used in the output circuit, and a sensitive gap in the implementation of telemetry systems is thus closed.



   The measuring mechanisms are expediently designed as rotating coil systems, the new amplifier with voltage compensation essentially consisting of the parts of a normal measuring current amplifier, in which, however, the moving coil system is divided into two parts and the field of the compensation measuring mechanism is generated by an electromagnet excited by the voltage of the auxiliary power source becomes.



   Working with two moving coil systems in such compensation amplifiers has already become known per se in so-called measuring transducers in which a power system and a direct current compensation system are provided.



   The desired compensation for voltage fluctuations in the auxiliary power source can furthermore be improved by feeding part of the measuring current to a second winding of the compensation amplifier.



   In the drawing, an imple mentation of the invention is shown schematically. The system Dt for the input current to be amplified has a permanent excitation field in the known manner and is a normal moving coil system. The moving coil system D2 for the compensation current has an externally excited field which is generated by the electromagnet /. Both moving coil systems are mechanically coupled to one another by the ribbon F. In contrast, in known amplifiers of this type, both rotary coil systems are combined by two windings on a common frame in the same field of a permanent magnet.



   The amplifier tube Rö belongs to a control device known per se. This device is used in known amplifiers to adjust a variable resistance of a directional force-less, sensitive rotary coil device without any feedback. The electron tube Rö is connected as a high frequency generator. In the anode circuit of the tube is the oscillation circuit, whose self-induction Ll and whose capacitance Cl mainly determine the frequency. The coil Lz in the lattice circle is used for feedback. The measuring device (ink pen) in a controlled circle is designated with B.

   If the coils L1 and L2 are arranged in such a way that the feedback conditions are met, the circuit oscillates at a frequency which is essentially determined by L1 and C1. By covering the grid coil L2 against the field of the anode coil Li by a thin metal plate A, the magnitude of the amplitude of the high-frequency visual oscillation is reduced. The high frequency is rectified and used as a compensation current.



   These known devices are described in the Siemens magazine, September 1935, page 467 and ff.



   The mode of operation of the new amplifier with voltage compensation is now as follows:
The receiving relay R is scanned by a remote measuring transmitter via the Leitimgen 1 and 2 with the pulse frequency f and charges the measuring capacitors C alternately via the input frame d of the amplifier, weight of the two torques D, and De is necessary for voltage changes. This measure is necessary because of the remanence of the iron in the separately excited system.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH : Kompensationsverstärker zum Messen von einer Hilfsstromquelle entnommenen und von einer Messgrösse gesteuerten Strömen, bei dem der Einfluss von Spannungsänderungen der Hilfsstromquelle auf den verstärkten Kom pensationsstrom zum mindesten stark vermindert ist, vorzugsweise für die Impulsfrequenz- fernmessung, dadurch gekennzeichnet, dass der WIessstrom und der Kompensationsstrom auf je eines von zwei miteinander mechanisch gekoppelten Messwerken (Dl, D2) geleitet wer- den, wobei das Drehmoment des Kompensationsmesswerkes (D2) in gleichem Masse von der Spannung der Hilfsstromquelle abhängt wie der zu verstärkende Messstrom. PATENT CLAIM: Compensation amplifier for measuring currents taken from an auxiliary power source and controlled by a measured variable, in which the influence of voltage changes of the auxiliary power source on the amplified compensation current is at least greatly reduced, preferably for remote pulse frequency measurement, characterized in that the WIessstrom and the compensation current on one of two mechanically coupled measuring units (Dl, D2) are conducted, whereby the torque of the compensation measuring unit (D2) depends to the same extent on the voltage of the auxiliary power source as the measuring current to be amplified. UNTERANSPRÜCHE : 1. Kompensationsverstärker nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationsmesswerk (D2) ein Drehspul- gerät ist, dessen Feld durch einen von der Spannung der Hilfsstromquelle erregten Elektromagneten (M) erzeugt wird. SUBCLAIMS: 1. Compensation amplifier according to claim, characterized in that the compensation measuring unit (D2) is a moving coil device, the field of which is generated by an electromagnet (M) excited by the voltage of the auxiliary power source. 2. Kompensationsverstärker nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Messstromes einer zweiten Wickltmg (g,) des Kompensationsmesswerkes (Dz) zugeführt wird. so dass ein mittlerer Messstrom il durch das Rähmchen d fliesst. 2. Compensation amplifier according to dependent claim 1, characterized in that part of the measuring current is fed to a second winding (g,) of the compensation measuring mechanism (Dz). so that a mean measuring current il flows through the frame d. Im Gleichgewichtszustand ist das Drehmoment De im Eingangsrähmchen d gleich dem Drehmoment Da im Ausgangsrähmchen g des Verstärkers. In the equilibrium state, the torque De in the input frame d is equal to the torque Da in the output frame g of the amplifier. De = Da De ist bei permanenter Felderregung proportional dem Strom il. Da ist bei Erregung des Feldes c durch die Messspannung U proportional i2. l ; ; i2 sei der Strom im Kompensationsrähmchen g. Es ist daher, wenn De = Da ist : k1.i1 = k2.i2.U k3.f.U = k2, i2.U. De = Da De is proportional to the current il with permanent field excitation. When the field c is excited by the measurement voltage U, i2 is proportional. l; ; Let i2 be the current in the compensation frame g. It is therefore when De = Da: k1.i1 = k2.i2.U k3.f.U = k2, i2.U. Damit ist nachgewiesen, dass i2 proportional der Impulsfrequenz f und unabhängig von der Messspannung ist. This proves that i2 is proportional to the pulse frequency f and independent of the measurement voltage. Wird eine noch weitere Herabsetzung eines eventuell noch verbliebenen Spannungsfehlers gewünscht, so kann das durch eine Gegenkopplung des Eingangsstromes erreicht werden. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird der Eingangsstrom il zu einem Teil durch eine zweite Wicklwg gl geleitet, die im spannungsabhängigen Erregerfeld e des Kompensationssystems D2 liegt. Dadurch wird ein Gegendrehmoment erzeugt, das nicht linear von der Messspannung abhängig ist. If a further reduction of a possibly remaining voltage error is desired, this can be achieved by a negative feedback of the input current. As shown in the drawing, part of the input current il is passed through a second winding path gl, which is located in the voltage-dependent excitation field e of the compensation system D2. This creates a counter torque that is not linearly dependent on the measurement voltage. Infolgedessen nimmt das Drehmoment, das durch den Ein gangsstrom il hervorgerufen wird, nicht mehr linear zu oder ab, sondern wird der Charakteristik des fremderregten Feldes e des Kom pensationssystems D2 angeglichen, so dass nur eine geringe Änderung des Kompensationsstromes i2 zur Wiederherstellung des Gleieh- As a result, the torque that is caused by the input current il no longer increases or decreases linearly, but is adjusted to the characteristics of the separately excited field e of the compensation system D2, so that only a small change in the compensation current i2 to restore the equilibrium
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1010163B (en) * 1954-09-21 1957-06-13 Svenska Siemens Aktiebolaget Galvanometer amplifier in compensation circuit
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